새로운 유독가스 센서로 감지 한계 향상

(나노 워크 뉴스) 한국표준과학연구원(KRISS)이 세계 최고 감도의 유독가스 센서를 개발했다. 이 센서는 이산화질소(NO)를 정밀하게 모니터링할 수 있습니다.2), 대기 중 독성 가스로 실온에서 낮은 전력 소비와 초고감도를 제공합니다. 반도체 제조공정 중 잔류가스 검출, 전기분해촉매 연구 등 다양한 분야에 적용 가능합니다. 연구 결과는 소형 구조물 (“계층적 C-MoS의 MOCVD2 ppt 수준 NO를 위한 나노브랜치2 발각"). 3D MoS 생성을 위한 조석 과정2 나노 가지. MoS 의 구조적 변형2 합성 시간에 따라 3차원 나뭇가지 형태로 관찰될 수 있다. (이미지 : 한국표준과학연구원) NO2화석연료의 고온 연소로 생성되며 주로 자동차 배기가스나 공장 매연을 통해 배출되는 대기오염으로 인한 사망률 증가에 기여합니다. 우리나라의 연평균 NO 농도는2 공기 중 농도는 대통령령으로 30ppb(십억분율) 이하로 규제됩니다. 따라서 매우 낮은 농도의 가스를 정확하게 감지하려면 매우 민감한 센서가 필요합니다. 최근에는 반도체 제조 등 첨단 산업의 발전으로 인해 인체에 치명적일 수 있는 유독가스의 사용이 증가하고 있습니다. 일부 실험실과 공장에서는 안전을 위해 반도체형 센서를 채택했지만, 문제는 반응 감도가 낮아 사람의 코로 감지할 수 있는 독성 가스도 감지할 수 없다는 것입니다. 감도를 높이려면 고온에서 작동해야 하기 때문에 결국 많은 에너지를 소비하게 된다. 이번에 개발된 센서는 첨단 소재를 기반으로 한 차세대 반도체형 유독가스 센서로, 기존 센서에 비해 성능과 사용성이 대폭 개선됐다. 화학 반응에 대한 탁월한 감도로 새로운 센서는 NO를 감지할 수 있습니다.2 이전에 보고된 반도체형 센서보다 훨씬 더 민감하며, 감도는 60배 더 높습니다. 또한, 새로운 센서는 상온에서 작동하여 최소한의 전력을 소비하며, 최적의 반도체 제조 공정을 통해 저온에서 대면적 합성이 가능하여 제조 비용이 절감됩니다. 기술의 핵심은 MoS에 있다2 KRISS가 개발한 나노브랜치 소재. MoS 의 기존 2D 평면 구조와 달리2, 이 소재를 나뭇가지와 유사한 3차원 구조로 합성하여 감도를 높였습니다. 대면적에 균일한 소재 합성이 가능한 장점과 별도의 공정 없이 원료 내 탄소 비율을 조절해 3차원 구조를 만들 수 있다는 장점이 있다. KRISS 반도체 통합 계측팀은 가스 센서가 NO를 감지할 수 있음을 실험적으로 입증했습니다.2 대기 중 농도는 5ppb 정도입니다. 센서의 계산된 검출 한계는 1.58ppt(parts per tron)로 세계 최고 수준의 감도를 자랑합니다. 이 성과를 통해 NO의 정확한 모니터링이 가능해졌습니다.2 전력 소모가 적은 대기에서. 센서는 시간과 비용을 절약할 뿐만 아니라 뛰어난 해상도를 제공합니다. 연평균 NO 농도를 검출해 대기환경 개선 연구에 기여할 것으로 기대2 실시간 변화를 모니터링합니다. KRISS가 개발한 초고감도 가스센서의 성능평가 결과. (a), (b): NO 측정 결과2 다양한 농도로 우수한 측정 분해능을 보여줍니다. (c): NO를 측정할 때 일관된 측정 결과가 관찰되었습니다.2 동일한 농도로 반복하여 측정한 결과, 높은 재현성과 측정 신뢰성을 나타냅니다. (d): 센서는 NO를 선택적으로 감지하는 탁월한 능력을 나타냈습니다.2 여러 간섭가스 중 (사진=한국표준과학연구원) 이 기술의 또 다른 특징은 소재 합성 단계에서 원료의 탄소 함량을 조절해 전기화학적 특성을 변화시킬 수 있다는 점이다. 이는 NO 이외의 가스를 감지할 수 있는 센서 개발에 활용될 수 있습니다.2, 반도체 제조 공정에서 발생하는 잔류 가스 등입니다. 이 물질의 우수한 화학 반응성은 수소 생산을 위한 전기분해 촉매의 성능을 향상시키는 데에도 활용될 수 있습니다. KRISS 반도체 통합 계측팀 문지훈 선임연구원은 “기존 가스 센서의 한계를 극복한 이 기술은 정부 규제를 충족할 뿐만 아니라 국내 대기 상태의 정밀한 모니터링도 가능하게 할 것”이라고 말했다. 본 기술이 NO 모니터링을 넘어 다양한 유독가스 센서 및 촉매 개발에 적용될 수 있도록 후속 연구를 계속해 나갈 예정입니다.2 분위기에.”

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• 출처: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64326.php